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Prozedurale Generierung: Die Zukunft der Spieleentwicklung?

15.04.2013

Virtuelle Welten in Computer- und Videospielen lassen den Spieler mitunter so darin abtauchen, dass er alles um sich herum vergisst und sich selbst als Teil dieser Welt sieht. Wer einmal in dem riesigen Fantasy-Reich „Himmelsrand“ in „The Elder Scrolls V: Skyrim“ oder der dem heutigen New York nachgebildeten Metropole „Liberty City“ in „Grand Theft Auto IV“ unterwegs war, weiß von der Faszination, die solche „Open World“-Spiele ausmacht. Neben einer guten Grafik, die viel zur Glaubwürdigkeit beiträgt, sind es vor allem Größe und Detailtreue der Welt, die den Spieler in seinen Bann ziehen sollen. Dafür arbeiten Grafiker und Leveldesigner teilweise über Jahre hinweg an einem einzigen Spiel und die Entwicklung kann gut und gerne schnell mehrere Millionen Dollar (im Fall von GTA IV geschätzte 100 Mio. Dollar) verschlingen. Doch es geht auch anders: Prozedurale Synthese bzw. Prozedurale Generierung heißt das Zauberwort, das für die Erzeugung einzelner Programminhalte wie Texturen, Musik, 3D-Objekte oder sogar ganzer virtueller Welten in Echtzeit steht.

Die Idee, umfangreiche und komplexe Inhalte nicht im Voraus zeitintensiv von Hand, sondern automatisch mit Hilfe deterministischer Algorithmen erst beim Betreten einer Welt zu erzeugen, ist schon relativ alt. Bereits in der 1984 veröffentlichten Weltraumsimulation „Elite“ fand diese Methode Verwendung, indem alle acht im Spiel zugänglichen Galaxien aus lediglich sechs Byte prozedural generiert wurden. Im knapp 10 Jahre später erschienenen Nachfolger „Elite: Frontier“ ging man sogar noch einen Schritt weiter. Dort wurde eine komplette virtuelle Milchstraße mit 100 Milliarden Sonnensystemen generiert. Eine unvorstellbar große Welt, deren Erzeugung ohne prozedurale Generierung kaum möglich ist. Natürlich waren Computerspiele damals noch nicht annähernd auf dem technischen Stand heutiger Spiele und so reichte es aus, wenn sich die ohnehin relativ detailarmen Umgebungen hinsichtlich der Anzahl der Planeten, Namen, Koordinaten und ähnlichem unterschieden.

 

SpeedTree: Auch bei dem grafisch imposanten Mehrspieler-Shooter „Battlefield 3″ kommt die SpeedTree Engine zum Einsatz

 

Doch auch heutzutage finden zumindest Teile prozeduraler Generierung in einer Vielzahl von Computerspielen Verwendung. Ein sehr populäres Beispiel ist die „SpeedTree Engine“, mit der sich realistisch aussehende 3D-Bäume und sogar ganze Wälder prozedural generieren und in jede Art von Spiel einbinden lassen. In dem sehr beliebten Sandbox-Spiel „Minecraft“ wird sogar die komplette Welt auf diese Weise erschaffen. Dass prozedural generierte Welten durchaus mit einer komplett von Hand erschaffenen Umgebung konkurrieren können, zeigt der Film „Avatar“. Auch Pandora ist eine prozedural generierte Welt. Deren Erstellung kostete natürlich mehrere Millionen Dollar und davon, eine vergleichbare, ebenso detailgetreue Welt in Echtzeit in einem Computerspiel zu generieren, ist man noch weit entfernt. Einige aktuelle Projekte im Bereich der Computerspiele lassen jedoch bereits erahnen, dass diese Methode auch dort noch großes Potential hat und vieles verändern könnte.

 

Limit Theory: Das über Kickstarter finanzierte Weltraumspiel setzt vollständig auf prozedurale Generierung

 

Limit Theory“ ist eine Mischung aus RPG, RTS und Sandbox-Weltraum-Erkundungsspiel in einem, das Ende letzten Jahres erfolgreich über Kickstarter finanziert wurde und sich seitdem in Entwicklung befindet. Das Besondere: Alle Inhalte, angefangen bei einzelnen Asteroiden bis hin zu ganzen Planeten und Raumschiffen werden prozedural generiert. Die so erschaffene Welt hat folglich keine festgeschriebenen Grenzen und lässt sich theoretisch unendlich weit erkunden. Grafik und Spielmechanik sollen zudem auf der Höhe der Zeit sein, sodass das Spiel bis auf die grundlegende Idee vermutlich nicht mehr viel mit dem bereits Mitte der 80er Jahre erschienenen „Elite“ gemein haben wird.

 

Voxelfarm: Die von der Spiele-Engine generierten Täler und Höhlensysteme lassen sich frei durchwandern

 

Voxelfarm“ ist eine prozedurale Spiele-Engine, die in Echtzeit realistische Landschaften mit Bergen, Tälern und Höhlensystemen kreieren kann. Anschließend lassen sich diese dann frei durchwandern, wobei sich die Software sowohl alle Details einer einmal erschaffenen Welt als auch Veränderungen, die durch die Interaktion des Spielers mit der Umwelt hervorgerufen werden, abspeichert.

Wer nun angesichts dieser praktisch unbegrenzten und von Menschen unabhängigen Schöpfungsleistung Angst hat, Maschinen bzw. Computerprogramme könnten irgendwann auch im kreativen Bereich den Menschen komplett ersetzen, kann trotzdem beruhigt werden. Neben den grundlegenden Regeln, nach denen eine Welt prozedural generiert werden soll, bedarf es auch für die Grundbausteine, die dafür nötig sind, immer noch der schöpferischen Leistung eines Menschen. Lediglich der Teil der Arbeit, der ohnehin weniger anspruchsvoll, aber dafür umso zeitintensiver ist, wird automatisiert. Das hat den großen Vorteil, dass in Zukunft mit weniger Aufwand virtuelle Welten erschaffen werden können, die nicht nur detailliert und lebendig wirken, sondern zudem auch noch bisher ungeahnte Größenausmaße erreichen können.



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Fabian Vöhl ist Master-Student an der Universität Bielefeld im Fachbereich „Intelligente Systeme“. Seit seinem Abschluss als Bachelor of Science in „Kognitiver Informatik“ ist er dort außerdem als wissenschaftliche Hilfskraft in den Bereichen Datenbanken und objektorientierte Programmierung tätig, wo er hauptsächlich als Tutor arbeitet. In den Semesterferien ist er bei Reproscan angestellt und schreibt zudem regelmäßig Artikel für den Reproscan-Blog. Seine Interessenschwerpunkte liegen bei den Themen Technik, Software- und speziell Game Engineering und Online Marketing.

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Eine Antwort auf Prozedurale Generierung: Die Zukunft der Spieleentwicklung?

  1. Hannes sagt:

    Super Artikel, kurz und knackig. Vielen Dank! :)

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